高分解能X線法によるエピタキシャル結晶の構造解析と評価

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04044066
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 橋爪 弘雄 東京工業大学, 工業材料研究所, 教授 (10011123)
• 研究分担者: NIKULIN A.Yu メルボルン大学, 物理学科, Rescarch A ; DAVIS T.R. オーストラリア国立科学産業研究機構, 研究員 ; STEVENSON A. オーストラリア国立科学産業研究機構, 主任研究員 ; WILKINS S.W. オーストラリア国立科学産業研究機構, 主任研究員 ; 坂田 修身 東京工業大学, 工業材料研究所, 助手 (40215629) ; 大隅 一政 高エネルギー物理学研究所, 放射光実験施設, 教授 (70011715)
• キーワード: 高分解能X線回折 / シンクロトロン放射 / 3結晶回折計 / エピタキシャル結晶 / 薄膜構造解析 / 表面・界面構造 / X線光学 / サブミクロン結晶

研究概要

1.高エネルギー物理学研究所放射光実験施設オーストラリア・ビームラインに高分解能X線回折計が設置されたので、大隅一政がオーストラリア核科学研究所、ニューサウスウエルス大学を訪問し、同装置を製作した研究者と立上げ計画、性能試験の方法、日程について打ち合わせを行なった(平成5年11/12月)。
2.平成6年3月オーストラリアからA.W.Stevenson,A.Yu.Nikulinが来日し、橋爪弘雄、大隅一政と協力してイオン注入シリコン単結晶を用いて3結晶X線回折データを収集し、同装置のゴニオメータ部分を試験した。その結果、(1)回折計の主軸は0.1μradの回転精度をもつ、(2)角度再現性はきわめて良好である、(3)排気によりX線強度が1桁増加するとともに妨害散乱が減少し、非常に微弱な散乱が高S/N比で測定できることが実証された。
3.平成6年3月橋爪弘雄がオーストラリア国立科学産業研究機構(CSIRO)およびメルボルン大学を訪問し、S.W.Wilkins,A.W.Stevenson,A.Yu.Nikulinと実験結果の詳細な検討を行なった。また、CSIROでエピタキシャル結晶の成長と構造解析について研究を行なった。
4.日本、オーストラリアの研究者はそれぞれの機関で分担課題の研究を推進させた。すなわち、(1)橋爪弘雄、坂田修身はX線回折法によりシリコン(111)表面に吸着した単原子層ヒ素の構造とY-Ba-Cu-O系高温超伝導物質の成長界面の構造、(2)大隅一政はラウエ法によるサブミクロン結晶の回折データの収集と解析、(3)S.W.Wilkins,A.W.Stevenson,T.R.DavisはHgCdTeエピタキシャル結晶の構造評価と高分解能X線光学系、(4)A.Yu.NikulinはX線イメージングについて研究を行ない、その成果を国際結晶学会議(平成5年8月、北京)および原著論文に発表した。

研究成果

• [文献書誌] O.Sakata,H.Hashizume and H,Kurashina: "In-plane structure of arsenic deposited or the Si(111)surface studied with the grazing angle X-ray standing-wave methods" Physical Review B.48. 11408-11411 (1993)
• [文献書誌] M.Nakanishi,H.Hashizume,T.Terashima,Y.Bando,O.Michikami,S.Maeyama & M.Oshima: "Structure of the growth interface of Y-Ba-Cu-O analogs on SrTiO_3(001)substrates" Physical Review B.48. 10524-10529 (1993)
• [文献書誌] M.Kataoka,K.Suda,N.Ishizawa,F.Marumo,Y.Shimizugawa and K.Ohsumi: "Determination of the c/a ratio of a submicrometer-sized crystal of tetragonal barium titanate by the synclntron radiation" Journal of the Ceramic Society of Japan.102. 213-216 (1994)
• [文献書誌] Y.Nogami,K.Ogasawara,S.Takeuchi,T.Ishiguro,K.Ohsumi and Y.Shimizugawa: "High resolntion X-ray study on anamolous diffraction peak shift in dimerized Lagmuir-Blodgett Superlattice films" J.physical Society of Japan. 62. 3114-3126 (1993)
• [文献書誌] A.W.Stevenson: "X-ray Integrated Intensities from Scmiconductor Substrates and Epitaxic Layers-a Comparison of Kinematical and Dynamical Theories with Experiment" Acta Cryst. A49. 174-183 (1993)
• [文献書誌] D.Gao,A.W.Stevenson,S.W.Wilkins,G.N.Pain: "Microcracks in a GaAs/Si wafer Studied by X-ray Diffraction" J.Cryst.Growth. 129. 134-142 (1993)